(57)【要約】【課題】効率よく混合攪拌できる試料混合装置を得る。【解決手段】本発明の試料混合装置は、試料を流入させるチューブ状の流路１０と、試料の流れ方向に対して垂直方向に対向配置される磁界発生部１３と、磁界発生部を固定配置するソケット１１，１２と、ソケット外部に配置した磁気吸収壁１５と、ソケットを流路に固定するクランプ７と、磁界を発生させ磁界を形成するコントローラ４とを備え、磁界発生部１３により複合試料の流れ方向に対して垂直方向の磁界を形成し、複合試料を磁気的に混合攪拌するものである。また、磁界は周期的に強度が変わる振動磁界としてもよいし、パルス的な磁界としてもよい。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる種類の試料が粗混合された複合試料を、流路にて混合攪拌する試料混合方法において、
前記流路をチューブ状とし、前記流路の外周面に磁界を発生する磁界発生部を設け、この磁界発生部により前記複合試料の流れ方向に対して垂直方向の磁界を形成し、前記複合試料を磁気的に混合攪拌することを特徴とする試料混合方法。
【請求項２】
前記磁界は、周期的に強度が変わる振動磁界であることを特徴とする請求項１記載の試料混合方法。
【請求項３】
前記磁界は、パルス的な磁界であることを特徴とする請求項１または２記載の試料混合方法。
【請求項４】
前記磁界は、前記流路を挟んで対向配置した磁界発生対により磁界を形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の試料混合方法。
【請求項５】
前記磁界発生対は、前記磁界の向きが変わるように交互に配置し、前記流路の断面の半径方向に磁界を形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の試料混合方法。
【請求項６】
試料を流入させるチューブ状の流路と、前記試料の流れ方向に対して垂直方向に対向配置される磁界発生部と、前記磁界発生部を固定配置するソケットと、前記ソケット外部に配置した磁気吸収壁と、前記ソケットを前記流路に固定するクランプと、磁界を発生させ磁界を形成するコントローラとを備えたことを特徴とする試料混合装置。
【請求項７】
前記磁界発生部の接面部が凸形状を有することを特徴とする請求項６記載の試料混合装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、創薬、有機合成、化学分析等で利用されるマイクロ流路における複数の分子や試料等を混合攪拌する試料混合方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の試料混合方法及び装置は、基板上にマイクロ流路を構成し、前記流路内に反応部を設け、前記反応部に配置した光圧ミキサにより液中で直接、混合攪拌を行っている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２５２８９７号公報（第２図）
【０００４】
図５に従来の試料混合装置を示す。図において、２は混合試料、５は流路、６は反応部、５０は光圧ミキサ、５１は試料ａ、５２は試料ｂ、５３は流入口、５４は流出口であり、流入口５３より試料ａ５１と試料ｂ５２を流入させて反応部６に導入し、前記反応部に配設された光照射により生ずる光圧を駆動力として回転する光圧ミキサ５０にレーザ光等を照射することで前記反応部において回転させ、前記反応部で前記試料ａ及び試料ｂに対流を誘起して２液を能動的かつ直接的に混合攪拌する。
このように、従来の試料混合方法及び装置は、攪拌槽に光圧ミキサを配置することで機械的な駆動源を有することなく光照射により容易に混合攪拌を行うのである。また、前記攪拌槽で発生する対流を直接的に混合攪拌に利用することで混合試料の混合効率を飛躍的に増大させ、反応速度を向上させるのである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の試料混合方法及び装置は、流路を基板に構成する必要があり、かつ流路内に直接、光圧ミキサを配設する必要があるため、マイクロ流路を含めた複雑な製作工程を介するという問題があった。また、光圧ミキサの駆動源として光源を利用するため、光透過性の悪い材質を基板として用いることができず、混合攪拌できる試料も光透過度により混合効率の低下を招く恐れがあるという問題があった。さらに、機械的に対流を発生させて混合攪拌を行うため、光圧ミキサの回転時に試料に損傷を与える恐れがあるというような問題も抱えていた。
そこで、本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、チューブ状のマイクロ流路場に磁気的な混合攪拌手段を設け、効率よく混合攪拌することができる試料混合方法及び装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するため、本発明は、次のように構成したものである。
請求項１に記載の発明は、異なる種類の試料が粗混合された複合試料を、流路にて混合攪拌する試料混合方法において、前記流路をチューブ状とし、前記流路の外周面に磁界を発生する磁界発生部を設け、この磁界発生部により前記複合試料の流れ方向に対して垂直方向の磁界を形成し、前記複合試料を磁気的に混合攪拌するものである。
このようになっているため、試料の流れ方向と垂直方向に磁気流を発生でき、試料を二次元的に混合攪拌を行うことができる。また、試料に対して物理的な力を加えることが無いため、試料の損傷を抑制することができると共に、試料と非接触に混合攪拌を行うことができ、接液による不純物の混入を抑えることができる。
請求項２に記載の発明は、前記磁界が周期的に強度が変わる振動磁界とするものである。
このようになっているため、磁界により流路内に形成した磁気流を試料の流れ方向に対して垂直方向に交互に発生させることができ、連続的な混合攪拌と攪拌性能を向上することができる。また、小刻みな振動磁界を発生させることで試料の損傷を抑えることができる。
請求項３に記載の発明は、磁界がパルス的な磁界を形成するものである。
このようになっているため、熱エネルギーの損失を抑えることができ、攪拌効率を向上することができる。また、磁気流を微動化させることができ、試料の損傷を抑えることができる。
請求項４に記載の発明は、前記磁界は、前記流路を挟んで対向配置した磁界発生対により磁界を形成するものである。
このようになっているため、流路内部にかける磁場を容易に大きくすることができ、高い粘度や低い移動度の試料も効率よく混合攪拌することができる。
請求項５に記載の発明は、前記磁界発生対は、前記磁界の向きが変わるように交互に配置し、前記流路の断面の半径方向に磁界を形成するものである。
このようになっているため、試料の流れ方向と垂直方向の磁気流が試料の流れ方向に交互に向きを変えて発生することができ、試料の攪拌効率を向上することができる。
請求項６に記載の発明は、試料を流入させるチューブ状の流路と、前記試料の流れ方向に対して垂直方向に対向配置される磁界発生部と、前記磁界発生部を固定配置するソケットと、前記ソケット外部に配置した磁気吸収壁と、前記ソケットを前記流路に固定するクランプと、磁界を発生させ磁界を形成するコントローラとを備えたものである。
このようになっているため、試料の流れ方向と垂直方向に磁気流を発生でき、試料を二次元的に混合攪拌を行うことができる。磁界発生部の異常や流路の目詰り等による不具合時に必要な部分のみを容易に交換でき、保守性能を向上することができる。また、磁界発生部とチューブ状の流路を分離でき、磁界発生部を再利用することができると共に、不純物の混入を抑制することができる。
請求項７に記載の発明は、前記磁界発生部の接面部が凸形状を有するものである。
このようになっているため、チューブ状流路の肉厚に影響されず、局部的かつ効率的に磁界を流路内に形成し、効率よく混合攪拌を行うことができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の具体的実施例を図に基づいて説明する。
【０００８】
（第１実施例）
図１は、本発明の第１実施例を示す試料混合装置の縦断面図、図２は図１の横断面図である。図において、共通する部分には同一符号を用いてあり、１は複合試料、２は混合試料、３は送液装置、４はコントローラ、５は流路、６は反応部、７はクランプ、１０はチューブ、１１はソケットａ、１２はソケットｂ、１３は磁界発生部、１４は磁界方向、１５は磁気吸収壁、１６は磁界発生対となっている。
複合試料１としては蛍光色素と酵母菌より抽出したＤＮＡ断片を用い、シリンジ駆動の送液装置３より内径５０μｍの市販キャピラリー管であるチューブ１０に導入した。磁界発生部１３にはマイクロ加工された電磁石を用いた。
次に、本実施例の動作について説明する。
磁界発生部１３を磁気吸収壁１５で覆われたソケットａ１１及びソケットｂ１２に配置し、各ソケットはクランプ７を用いてマイクロ流路場を有するチューブ１０に接圧することで保持させ、チューブ１０を送液装置３に接続して複合試料１を規定流量で導入する。ここで、磁界発生部１３はチューブ１０に装着したときに磁界発生対１６を成すように構成されている。次に、各ソケットに配置された磁界発生部１３にコントローラ４より信号を入力することによりチューブ１０内の流路５を介して磁界発生対１６間に磁界が発生する。前記磁界は複合試料１の流れ方向に対して垂直方向に形成されるため、複合試料１内に前記磁界による磁界が形成されることによって複合試料１が力を受けて磁気流が発生し、前記磁気流により複合試料１が平均自由工程に起因する衝突反応を引き起こし、流路７内で混合攪拌される。次に磁界発生対１６に逆向きの磁界を発生させると複合試料１は先程とは逆方向の磁気流によって、再度、混合攪拌が行われる。磁界方向１４に示すように磁界の往復動作を連続的に行うことで混合試料２を効率的に採取することができる。
例えば、合計５μＬ／ｍｉｎで供給した複合試料１を混合攪拌して混合試料２を採取し、蛍光分析装置で混合率を発光強度で測定したところ、混合率の改善を確認することができた。
【０００９】
（第２実施例）
図３は、本発明の第２実施例を示す試料混合装置の横断面図である。
第１実施例と同様な複合試料１及びチューブ１０を用い、磁界発生部１３にはマイクロ加工された電磁石を用いた。
次に、本実施例の動作について説明する。
磁界発生部１３を磁気吸収壁１５で覆われたソケットａ１１及びソケットｂ１２に配置し、各ソケットはクランプ７を用いてマイクロ流路場を有するチューブ１０に接圧することで保持させ、チューブ１０を送液装置３に接続して複合試料１を規定流量で導入する。ここで、磁界発生部１３はチューブ１０に装着したときに磁界発生対１６を成すように構成されている。次に、各ソケットに配置された磁界発生部１３にコントローラ４より信号を入力することによりチューブ１０内の流路５を介して磁界発生対１６間に磁界が発生する。磁界発生対１６により形成される磁界は、隣接する磁界発生対１６が９０度の角度を有して交互に配置しているため、前記磁界により磁界が形成されることで発生する磁気流がより複雑化されて乱流化が促進され、前記磁気流により複合試料１が平均自由工程に起因する衝突反応を引き起こし、流路７内で混合攪拌される。次に各磁界発生対１６に逆向きの磁界を発生させると複合試料１は先程とは逆方向の磁気流によって、再度、混合攪拌が行われる。磁界方向１４に示すように磁界の往復動作を連続的に行うことで混合試料２を効率的に採取することができる。
例えば、合計５μＬ／ｍｉｎで供給した複合試料１を混合攪拌して混合試料２を採取し、蛍光分析装置で混合率を発光強度で測定したところ、混合率の改善を確認することができた。
【００１０】
（第３実施例）
図４は、本発明の第３実施例を示す縦断面図である。図において、１７は磁界発生部１３の凸部である。
第１実施例と同様の複合試料１を用い、チューブ１０は内径１３０μｍの市販ピークチューブを用い、磁界発生部１３にはマイクロ加工された電磁石を用いた。
次に、本実施例の動作について説明する。
磁界発生部１３を磁気吸収壁１５で覆われたソケットａ１１及びソケットｂ１２に配置し、各ソケットはクランプ７を用いてマイクロ流路場を有するチューブ１０に接圧することで保持させ、チューブ１０を送液装置３に接続して複合試料１を規定流量で導入する。ここで、磁界発生部１３はチューブ１０に装着したときに磁界発生対１６を成すように構成され、凸部１７がチューブ１０壁面に噛み込むことで確実に保持される。次に、各ソケットに配置された磁界発生部１３にコントローラ４より信号を入力することによりチューブ１０内の流路５を介して磁界発生対１６間に磁界が発生する。磁界発生対１６により形成される磁界は、隣接する磁界発生対１６が９０度の角度を有して交互に配置しているため、前記磁界により磁界が形成されることで発生する磁気流がより複雑化されて乱流化が促進され、前記磁気流により複合試料１が平均自由工程に起因する衝突反応を引き起こし、流路７内で混合攪拌される。次に各磁界発生対１６に逆向きの磁界を発生させると複合試料１は先程とは逆方向の磁気流によって、再度、混合攪拌が行われる。磁界方向１４に示すように磁界の往復動作を連続的に行うことで混合試料２を効率的に採取することができる。
例えば、合計１５μＬ／ｍｉｎで供給した複合試料１を混合攪拌して混合試料２を採取し、蛍光分析装置で混合率を発光強度で測定したところ、混合率の改善を確認することができた。
【００１１】
なお、本実施例では複合試料１として蛍光色素と酵母菌より抽出したＤＮＡ断片を用いたが、試料自身の末端に磁化特性を有する成分を予め結合させたものを用いることで、磁界形成による磁場によって直接、試料を混合攪拌することができる。また、試料自身が磁化特性を有しなくとも複合試料１中のバッファー液に磁化特性を有する成分が含まれていることで前記成分の攪拌により目的とする試料を間接的に混合攪拌することが可能となり、攪拌性能を向上することができる。
各試料の搬送装置３としてポンプを用いたが、電気泳動的な搬送手段を用いても同様の効果が得られる。
磁界発生部１３は実施例に示される形状のみではなく、特に各磁界発生対における合成磁界の外部への影響を十分に考慮すればどのような形状でも同様の効果が得られる。また、隣接する磁界発生対１６は流路５断面に対して９０度の角度で配置する必要は無く、角度を変えて配置しても良い。
チューブ１０は実施例で用いた材質及び形状である必要は無く、磁界発生部１３を壁面に接圧できるものであればよい。
コントローラ４から出力される各信号は実施例のように決まったタイムテーブルで行う必要はなく、独立して各磁界発生部１３を制御させ、最適な設定を行うことができる。
なお、本発明の試料混合方法及び装置は、前述の実施例のみに限定するものではなく、他の利用分野においても本発明の要旨を逸脱しない範囲の試料混合方法及び装置に適用することができる。
【００１２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の試料混合方法によれば、  異なる種類の試料が粗混合された複合試料を、チューブ状の流路をに流し、流路の外周面に設けた磁界発生部により前記複合試料の流れ方向に対して垂直方向の磁界を形成し、前記複合試料を磁気的に混合攪拌するので、試料の流れ方向と垂直方向に磁気流を発生でき、試料を二次元的に混合攪拌を行うことができるという効果がある。また、試料に対して物理的な力を加えることが無いため、試料の損傷を抑制することができると共に、試料と非接触に混合攪拌を行うことができ、接液による不純物の混入を抑えることができるという効果がある。
請求項２に記載の試料混合方法によれば、磁界を振動磁界とするので、磁界により流路内に形成した磁気流を試料の流れ方向に対して垂直方向に交互に発生させることができ、連続的な混合攪拌と攪拌性能を向上することができるという効果がある。また、小刻みな振動磁界を発生させることで試料の損傷を抑えることができるという効果がある。
請求項３に記載の試料混合方法によれば、磁界をパルス的な磁界とするので、熱エネルギーの損失を抑えることができ、攪拌効率を向上することができるという効果がある。また、磁気流を微動化させることができ、試料の損傷を抑えることができるという効果がある。
請求項４に記載の試料混合方法によれば、磁界を流路を挟んで対向配置した磁界発生対によって形成するので、流路内部にかける磁場を容易に大きくすることができ、高い粘度や低い移動度の試料も効率よく混合攪拌することができるという効果がある。
請求項５に記載の試料混合方法によれば、磁界発生対を磁界の向きが変わるように交互に配置し、流路の断面に対して半径方向に磁界を形成するので、試料の流れ方向と垂直方向の磁気流が試料の流れ方向に交互に向きを変えて発生することができ、試料の攪拌効率を向上することができるという効果がある。
請求項６に記載の試料混合装置によれば、試料を流入させるチューブ状の流路と、前記試料の流れ方向に対して垂直方向に対向配置される磁界発生部と、前記磁界発生部を固定配置するソケットと、前記ソケット外部に配置した磁気吸収壁と、前記ソケットを前記流路に固定するクランプと、磁界を発生させ磁界を形成するコントローラとを備えたので、試料の流れ方向と垂直方向に磁気流を発生でき、試料を二次元的に混合攪拌を行うことができるという効果がある。磁界発生部の異常や流路の目詰り等による不具合時に必要な部分のみを容易に交換でき、保守性能を向上することができるという効果がある。また、磁界発生部とチューブ状の流路を分離でき、磁界発生部を再利用することができると共に、不純物の混入を抑制することができるという効果がある。
請求項７に記載の試料混合装置によれば、流路の接面部を凸形状としたので、チューブ状流路の肉厚に影響されず、局部的かつ効率的に磁界を流路内に形成し、効率よく混合攪拌を行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す試料混合装置の縦断面図
【図２】本発明の第１実施例を示す試料混合装置の横断面図
【図３】本発明の第２実施例を示す試料混合装置の縦断面図
【図４】本発明の第３実施例を示す試料混合装置の縦断面図
【図５】従来の試料混合装置の上断面図
【符号の説明】
１  複合試料
２  混合試料
３  送液装置
４  コントローラ
５  流路
６  反応部
７  クランプ
１０  チューブ
１１  ソケットａ
１２  ソケットｂ
１３  磁界発生部
１４  磁界方向
１５  磁気吸収壁
１６  磁界発生対
１７  凸部
５０  光圧ミキサ
５１  試料ａ
５２  試料ｂ
５３  流入口
５４  流出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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